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1、纳米材料发展第一阶段（1990年以前） 主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二阶段（1994年前） 人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。第三阶段（从1994年到现在） 纳米组装体系
2、、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。纳米材料的定义纳米材料(nanomaterials)又叫超微颗粒材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料（也称纳米结构)，即材料的显微结构尺寸处于纳米范围（包括微粒尺寸、晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等均达到纳米级水平）。粒径在1-100nm之间的材料称为纳米材料。纳米材料的分类1零维（量子点）其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇、人造超分子、纳米尺寸的孔洞等 2一维（量子线）在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等 3二
3、维（量子阱）在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格 量子阱指载流子在两个方向（如在X,Y平面内）上可以自由移动，而在另外一个方向（Z)则受到约束，即材料在这个方向上的特征尺寸与电子的德布罗意波长（d=h/(2mE)1/2)或电子的平均自由程(L2DEG=h/q(2ns)1/2相比拟或更小。有时也称为二维超晶格纳米材料与传统材料的区别尺寸第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。性能第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大
4、大优于常规的体相材料。纳米材料的4大效应1小尺寸效应 当超细微粒的尺寸, 与光波的波长, 德布罗意波长等物理尺寸相当或更小时, 晶体物理周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米颗粒的微粒表面层附近原子密度减小， 导致声、光、电、磁、热、力学等性质呈现新的小尺寸效应。2量子尺寸效应 在纳米材料中，微粒尺寸达到与光波波长或其他相干波长等物理特征尺寸相当或更小时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散并使能隙变宽的现象叫纳米材料的量子尺寸效应。3表面效应 表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而大幅度的增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子物理化学性质的变化
5、。4宏观量子隧道效应 纳米材料中的粒子具有穿过势垒的能力叫隧道效应。宏观物理量在量子相干器件中的隧道效应叫宏观隧道效应纳米材料光学效应1宽频带强吸收 2所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色；尺寸越小，颜色愈黑。3金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l，大约几微米的厚度就能完全消光。超微材料有隐身特性的原因红外与微波隐身材料中亦包含有多种纳米超微颗粒，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力，以欺骗雷达，达到隐形目的纳米材料结构单元A 原子团簇 B 纳米微粒 C 人造原子 D 纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆热学效应纳米颗粒的熔点下降纳米颗粒的开始烧结温度降低纳米颗粒的晶化温度降低开始烧结
6、温度是指把粉末先用高压压制成形，然后在低于熔点的温度下使这些粉末结合成块，密度接近常规材料的最低加热温度。纳米陶瓷解决陶瓷脆性因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。纳米材料的光学特性1宽频带强吸收 2蓝移和红移现象 3量子限域效应 4纳米颗粒的发光红移蓝移红移即吸收带移向长波长纳米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象，即吸收带移向短波长方向。纳米材料的磁学特性（1）超顺磁性 （2）矫顽力（3）居里温度纳米技术定义纳米科技是90年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域。它是指在1-100n
7、m尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学科。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品;纳米技术诞生1981年，苏黎世IBM研究所G. Binnig葛宾尼和H. Rohrer海罗雷尔发明扫描隧道显微镜1991年1月，日本筑波NEC实验室的饭岛澄男首次用高分辨分析电镜观察到碳纳米管碳纳米材料的分类1富勒烯:碳的第四种同素异形体(金刚石、石墨和无定形碳)2富勒烯包括：巴基球、巴基管（单壁和多壁碳纳米管）和巴基葱。3纳米金刚石半导体光催化原理当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子空穴对，电子具有
8、还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。巨磁电阻（GMR）效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在显著变化的现象，一般将其定义为gmr其中（h）为在磁场h作用下材料的电阻率（0）指无外磁场作用下材料的电阻率。纳米材料表征STM发明人及意义1981年，IBM(国际商业机器)公司苏黎世实验室的葛宾尼(Gerd Binnig)博士和海罗雷尔(Heinrich Rohrer)博士及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，简称STM)。意义：使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质。在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广阔的前景，被国际科学界公认为二十世纪八十年代世界十大科技成就之一。纳米材料液相制备法1水热法2溶胶法3凝胶法4沉淀法水热法合成程序1. 选择反应物料2. 确定合成物料的配方3. 配料序摸索及混料搅拌4. 装釜封釜5. 确定反应温度、时间与状态6. 取釜冷却7. 开釜取样8. 过滤干燥
